Upcykling polimerów Naukowcy przekształcają odpady z tworzyw sztucznych w materiały, które wychwytują wodę z powietrza

Odpady z tworzyw sztucznych mogą zyskać drugie życie dzięki technologii pozyskiwania wody z atmosfery. Naukowcy z Uniwersytetu Wiedeńskiego przekształcili zużyte opakowania, płyty CD i klocki Lego w porowate sieci polimerowe, które wychwytują wilgoć nawet z suchego powietrza i uwalniają ją pod wpływem łagodnego ogrzewania.

Wyrzucone plastikowe opakowania, stare płyty CD, a nawet klocki Lego można przekształcić w materiały, które pochłaniają znaczne ilości wilgoci z powietrza. Chemicy materiałowi Anastasiia Naryshkina, Paul Schweng i Robert Woodward z Uniwersytetu Wiedeńskiego przekształcili kilka rodzajów odpadów z tworzyw sztucznych w sieci polimerowe przyciągające wodę, które pochłaniają wodę nawet w suchym klimacie i uwalniają ją ponownie pod wpływem umiarkowanego ogrzewania, np. promieni słonecznych. Badanie, które zostanie opublikowane w czasopiśmie „Chem Circularity”, wskazuje sposób na nadanie odpadom z tworzyw sztucznych drugiego życia jako adsorbentów służących do pozyskiwania wody z atmosfery.

Odpady z tworzyw sztucznych i niedobór wody stanowią poważne wyzwania środowiskowe. Technologia pozyskiwania wody z atmosfery polega na wychwytywaniu pary wodnej bezpośrednio z powietrza w celu jej późniejszego uwolnienia i zebrania, co stanowi obiecujące rozwiązanie jako zdecentralizowane lub niezależne od sieci źródło wody uzupełniającej. Odpowiedni adsorbent do pozyskiwania wody musi przyciągać wilgoć, być w stanie zatrzymywać jej duże ilości oraz wytrzymywać powtarzające się cykle wychwytywania i uwalniania. Zespół z Wiednia zbadał, czy zużyte tworzywa sztuczne mogą stanowić materiał wyjściowy dla tych „gąbek molekularnych”.

Niektóre tworzywa sztuczne składają się z polimerów aromatycznych, których struktury molekularne zawierają pierścienie złożone z sześciu cząsteczek węgla. Pierścienie te pełnią rolę odpowiednich miejsc, w których łańcuchy polimerowe mogą się łączyć, tworząc porowatą sieć z niewielkimi przestrzeniami wewnętrznymi. Późniejsza obróbka kwasem siarkowym powoduje dodanie grup kwasu sulfonowego, które przyciągają wodę nawet ze stosunkowo suchego powietrza. Naukowcom udało się wytworzyć takie hydrofilowe gąbki molekularne z różnych materiałów opakowaniowych z polistyrenu, starych płyt CD wykonanych z poliwęglanu oraz klocków Lego wykonanych z akrylonitryl-butadien-styrenu jako surowca wyjściowego. Udało im się również przetworzyć wybraną mieszankę odpadów z tworzyw sztucznych, co świadczy o wszechstronności tej metody w odniesieniu do różnych surowców.

Na przykład gąbka wykonana z polistyrenu ogólnego przeznaczenia – tego samego materiału, z którego produkuje się jednorazowe sztućce i pudełka na płyty CD – może zaadsorbować prawie 60% swojej masy w postaci wody z wilgotnego powietrza, a nawet 20% w suchych warunkach przypominających pustynne. Wodę tę można następnie uwolnić w celu jej zebrania przy użyciu łagodnych źródeł ciepła, takich jak światło słoneczne, przy czym większość procesu adsorpcji i desorpcji zachodzi w ciągu jednej godziny. Gąbki dobrze znoszą ten cykliczny proces, co oznacza, że można je wykorzystywać do pozyskiwania wody wielokrotnie.

W ramach niniejszej pracy opracowano metodę przekształcania różnych rodzajów odpadów z tworzyw aromatycznych – w tym mieszanych surowców z tworzyw sztucznych – w skuteczne materiały służące do pozyskiwania wody z powietrza. Trwają dalsze badania mające na celu ocenę długoterminowej wydajności gąbek oraz ich ogólnych wymagań w zakresie zasobów.

Artykuł oryginalny: Upcykling odpadowych polimerów aromatycznych jako adsorbentów do pozyskiwania wody z atmosfery; Chem Circularity; DOI:10.1016/j.checir.2026.100175